Mathbox for Glauco Siliprandi < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  etransclem41 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem etransclem41 40810
 Description: 𝑃 does not divide the P-1 -th derivative of 𝐹 applied to 0. This is the first part of case 2: proven in in [Juillerat] p. 13 . (Contributed by Glauco Siliprandi, 5-Apr-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
etransclem41.m (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
etransclem41.p (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
etransclem41.mp (𝜑 → (!‘𝑀) < 𝑃)
etransclem41.f 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥𝑗)↑𝑃)))
Assertion
Ref Expression
etransclem41 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))))
Distinct variable groups:   𝑗,𝑀,𝑥   𝑃,𝑗,𝑥   𝜑,𝑗,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥,𝑗)

Proof of Theorem etransclem41
Dummy variables 𝑐 𝑑 𝑘 𝑛 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 etransclem41.mp . . . . . . 7 (𝜑 → (!‘𝑀) < 𝑃)
2 etransclem41.m . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∈ ℕ0)
32faccld 13111 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (!‘𝑀) ∈ ℕ)
43nnred 11073 . . . . . . . 8 (𝜑 → (!‘𝑀) ∈ ℝ)
5 etransclem41.p . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
6 prmnn 15435 . . . . . . . . . 10 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
75, 6syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
87nnred 11073 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
94, 8ltnled 10222 . . . . . . 7 (𝜑 → ((!‘𝑀) < 𝑃 ↔ ¬ 𝑃 ≤ (!‘𝑀)))
101, 9mpbid 222 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 𝑃 ≤ (!‘𝑀))
117nnzd 11519 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
1211, 3jca 553 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ))
1312adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → (𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ))
14 simpr 476 . . . . . . 7 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → 𝑃 ∥ (!‘𝑀))
15 dvdsle 15079 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (!‘𝑀) ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (!‘𝑀) → 𝑃 ≤ (!‘𝑀)))
1613, 14, 15sylc 65 . . . . . 6 ((𝜑𝑃 ∥ (!‘𝑀)) → 𝑃 ≤ (!‘𝑀))
1710, 16mtand 692 . . . . 5 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (!‘𝑀))
18 fprodfac 14747 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ0 → (!‘𝑀) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗)
192, 18syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (!‘𝑀) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗)
20 fzfid 12812 . . . . . . . . . 10 (⊤ → (1...𝑀) ∈ Fin)
21 elfzelz 12380 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℤ)
2221znegcld 11522 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → -𝑗 ∈ ℤ)
2322zcnd 11521 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → -𝑗 ∈ ℂ)
2423adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((⊤ ∧ 𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℂ)
2520, 24fprodabs2 40145 . . . . . . . . 9 (⊤ → (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗))
2625trud 1533 . . . . . . . 8 (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗)
2721zcnd 11521 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℂ)
2827absnegd 14232 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘-𝑗) = (abs‘𝑗))
2921zred 11520 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 𝑗 ∈ ℝ)
30 0red 10079 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ∈ ℝ)
31 1red 10093 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ∈ ℝ)
32 0lt1 10588 . . . . . . . . . . . . . 14 0 < 1
3332a1i 11 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 1)
34 elfzle1 12382 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 1 ≤ 𝑗)
3530, 31, 29, 33, 34ltletrd 10235 . . . . . . . . . . . 12 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 < 𝑗)
3630, 29, 35ltled 10223 . . . . . . . . . . 11 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → 0 ≤ 𝑗)
3729, 36absidd 14205 . . . . . . . . . 10 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘𝑗) = 𝑗)
3828, 37eqtrd 2685 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ (1...𝑀) → (abs‘-𝑗) = 𝑗)
3938prodeq2i 14693 . . . . . . . 8 𝑗 ∈ (1...𝑀)(abs‘-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗
4026, 39eqtri 2673 . . . . . . 7 (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)𝑗
4119, 40syl6reqr 2704 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) = (!‘𝑀))
4241breq2d 4697 . . . . 5 (𝜑 → (𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗) ↔ 𝑃 ∥ (!‘𝑀)))
4317, 42mtbird 314 . . . 4 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
44 fzfid 12812 . . . . . 6 (𝜑 → (1...𝑀) ∈ Fin)
4522adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℤ)
4644, 45fprodzcl 14728 . . . . 5 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ)
47 dvdsabsb 15048 . . . . 5 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)))
4811, 46, 47syl2anc 694 . . . 4 (𝜑 → (𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃 ∥ (abs‘∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)))
4943, 48mtbird 314 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗)
50 prmdvdsexp 15474 . . . 4 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
515, 46, 7, 50syl3anc 1366 . . 3 (𝜑 → (𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗))
5249, 51mtbird 314 . 2 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
53 etransclem41.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑥 ∈ ℝ ↦ ((𝑥↑(𝑃 − 1)) · ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)((𝑥𝑗)↑𝑃)))
54 etransclem11 40780 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ0 ↦ {𝑑 ∈ ((0...𝑚) ↑𝑚 (0...𝑀)) ∣ Σ𝑘 ∈ (0...𝑀)(𝑑𝑘) = 𝑚}) = (𝑛 ∈ ℕ0 ↦ {𝑐 ∈ ((0...𝑛) ↑𝑚 (0...𝑀)) ∣ Σ𝑗 ∈ (0...𝑀)(𝑐𝑗) = 𝑛})
55 eqeq1 2655 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑗 → (𝑘 = 0 ↔ 𝑗 = 0))
5655ifbid 4141 . . . . . . 7 (𝑘 = 𝑗 → if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 0) = if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 0))
5756cbvmptv 4783 . . . . . 6 (𝑘 ∈ (0...𝑀) ↦ if(𝑘 = 0, (𝑃 − 1), 0)) = (𝑗 ∈ (0...𝑀) ↦ if(𝑗 = 0, (𝑃 − 1), 0))
587, 2, 53, 54, 57etransclem35 40804 . . . . 5 (𝜑 → (((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) = ((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)))
5958oveq1d 6705 . . . 4 (𝜑 → ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) = (((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)) / (!‘(𝑃 − 1))))
6023adantl 481 . . . . . . 7 ((𝜑𝑗 ∈ (1...𝑀)) → -𝑗 ∈ ℂ)
6144, 60fprodcl 14726 . . . . . 6 (𝜑 → ∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗 ∈ ℂ)
627nnnn0d 11389 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℕ0)
6361, 62expcld 13048 . . . . 5 (𝜑 → (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃) ∈ ℂ)
64 nnm1nn0 11372 . . . . . . . 8 (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
657, 64syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
6665faccld 13111 . . . . . 6 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℕ)
6766nncnd 11074 . . . . 5 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ∈ ℂ)
6866nnne0d 11103 . . . . 5 (𝜑 → (!‘(𝑃 − 1)) ≠ 0)
6963, 67, 68divcan3d 10844 . . . 4 (𝜑 → (((!‘(𝑃 − 1)) · (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)) / (!‘(𝑃 − 1))) = (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
7059, 69eqtrd 2685 . . 3 (𝜑 → ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) = (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃))
7170breq2d 4697 . 2 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))) ↔ 𝑃 ∥ (∏𝑗 ∈ (1...𝑀)-𝑗𝑃)))
7252, 71mtbird 314 1 (𝜑 → ¬ 𝑃 ∥ ((((ℝ D𝑛 𝐹)‘(𝑃 − 1))‘0) / (!‘(𝑃 − 1))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   = wceq 1523  ⊤wtru 1524   ∈ wcel 2030  {crab 2945  ifcif 4119   class class class wbr 4685   ↦ cmpt 4762  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690   ↑𝑚 cmap 7899  ℂcc 9972  ℝcr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   · cmul 9979   < clt 10112   ≤ cle 10113   − cmin 10304  -cneg 10305   / cdiv 10722  ℕcn 11058  ℕ0cn0 11330  ℤcz 11415  ...cfz 12364  ↑cexp 12900  !cfa 13100  abscabs 14018  Σcsu 14460  ∏cprod 14679   ∥ cdvds 15027  ℙcprime 15432   D𝑛 cdvn 23673 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-inf2 8576  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052  ax-addf 10053  ax-mulf 10054 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-fal 1529  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-iin 4555  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-se 5103  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-isom 5935  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-of 6939  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-supp 7341  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-1o 7605  df-2o 7606  df-oadd 7609  df-er 7787  df-map 7901  df-pm 7902  df-ixp 7951  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-fin 8001  df-fsupp 8317  df-fi 8358  df-sup 8389  df-inf 8390  df-oi 8456  df-card 8803  df-cda 9028  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-4 11119  df-5 11120  df-6 11121  df-7 11122  df-8 11123  df-9 11124  df-n0 11331  df-z 11416  df-dec 11532  df-uz 11726  df-q 11827  df-rp 11871  df-xneg 11984  df-xadd 11985  df-xmul 11986  df-ioo 12217  df-ico 12219  df-icc 12220  df-fz 12365  df-fzo 12505  df-fl 12633  df-mod 12709  df-seq 12842  df-exp 12901  df-fac 13101  df-bc 13130  df-hash 13158  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-clim 14263  df-sum 14461  df-prod 14680  df-dvds 15028  df-gcd 15264  df-prm 15433  df-struct 15906  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-starv 16003  df-sca 16004  df-vsca 16005  df-ip 16006  df-tset 16007  df-ple 16008  df-ds 16011  df-unif 16012  df-hom 16013  df-cco 16014  df-rest 16130  df-topn 16131  df-0g 16149  df-gsum 16150  df-topgen 16151  df-pt 16152  df-prds 16155  df-xrs 16209  df-qtop 16214  df-imas 16215  df-xps 16217  df-mre 16293  df-mrc 16294  df-acs 16296  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-mulg 17588  df-cntz 17796  df-cmn 18241  df-psmet 19786  df-xmet 19787  df-met 19788  df-bl 19789  df-mopn 19790  df-fbas 19791  df-fg 19792  df-cnfld 19795  df-top 20747  df-topon 20764  df-topsp 20785  df-bases 20798  df-cld 20871  df-ntr 20872  df-cls 20873  df-nei 20950  df-lp 20988  df-perf 20989  df-cn 21079  df-cnp 21080  df-haus 21167  df-tx 21413  df-hmeo 21606  df-fil 21697  df-fm 21789  df-flim 21790  df-flf 21791  df-xms 22172  df-ms 22173  df-tms 22174  df-cncf 22728  df-limc 23675  df-dv 23676  df-dvn 23677 This theorem is referenced by:  etransclem44  40813
 Copyright terms: Public domain W3C validator